SU1026234A1 - Устройство дл автоматического переключени однофазных нагрузок в низковольтных распределительных сет х - Google Patents

Description

обща  точка соединени  которых служит дл  подключени  к зажиму однофазной нагрузки (группы однофазных потребителей; и средней точке обмотки дроссел , крайние выводы которой соединены с точками объединени  катодов и анодов тиристоров упом нутых вентильных групп.

3. Устройство по ПР. 1 и 2, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, в блок управлени  дополнительно введен узел коррекции по напр жению, состо щий из трех датчиков напр жени  сети, преобразователей напр жени  сети и дифференциальных усилителей, дешифратора напр жений сети и схемы синхронизации с сетью, а система управлени  дополнительно снабжена трем  схемами ИЛИ, И, триггерами ПЕРЕКЛОЧЕНИЕ и схемами импульсно-фазового управлени , дешифратором ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ и схемой задержки , причем выход каждого датчика напр жени  сети соединен с одним из входов схемы синхронизации, с сетью и входом одного из преобразова телей напр жени  сети, выход каждого из которых подключен к первому -ВХОДУ одного из дифференциальных усилителей , вторые входы которых соединены с одним из выходов источника питани  устройства, и одному из трех входов дешифратора напр жений сети, выходы последнего подключены к установочным входам каждого из триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, одни из входов которых соединены с входом схемы задер кки и выходом дешифратора ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ другие - с одним из трех входов последнего и выходом одной из схем ИЛИ, вхйды которых служат дл  подключени  к выходам схемы вь1делени  минимума и схемы циклического переключени  соответственно, а выход каждого из упом нутых триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ соединен с одним входом каждой из схем И, другой вход которых соединен с выходом схемы задержки , а выход - с первым из входов одной из схем импульсно-фазового управлени , выходы которых служат дл  подключени  к тиристорам блока коммутации , а второй и третий вход к выходу одного из дифференциальных усилителей и соответственно к одному из выходов схемы синхронизации с сетью.

. Устройство по п,1, о т л и чающеес  тем, что трехпозиционныи релейный элемент состоит из дифференциального усилител , четырех компараторов уровн , регул тора порогов , дешифратора СЧЕТ и триггера РЕВЕРС, причем информационный вход обратной св зи дифференциального усилител  св зан с выходами преобразовател  тока и преобразовател  код-напр жение соответственно, а выход - с одним из входов каждого компаратора уровн , другие входы которых попарно Подключены к двум выходам регул тора порогов, вход которого служит дл  подключени  к выходу схемы разрешени  переключени , выход каждого из упом нутых компараторов соединен с каждым из входов дешифратора СЧЕТ, причем первый и второй выходы последнего соединены с шинами СЧЕТ и соответственно СТОП реверсивного счетчика со схемой управлени  и схемы разрешени  переключени  шины СЛОЖЕНИЕ и соответственно ВЫЧИТАНИЕ трехпозиционного релейного элемента подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам тригера РЕВЕРС, установочные входы последнего соединены с третьим и четвертым выходами упом нутого дешифратора СЧЕТ.

5. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с   тем, что.схема циклического переключени  состоит из триггера ЦИКЛ, схемы И, генератора счетных импульсов , счетчика ЦИКЛ, дешифратора ЦИКЛ, триггера ЗАПИСЬ и трех схем совпадени , причем один из входов три1- гера ЦИКЛ соединен с выходом схемы рарешени  переключени , а пр мой выход с одним из входов схемы И, установочным входом всех триггеров счетчика ЦИКЛ и триггера ЗАПИСЬ, входами реверсивного счетчика со схемой управлени  и схемы выделени  минимума, причем другой вход схемы И подключен кпервому выходу генератора счетных импульсов , второй выход которого соединен реверсивным со схемой управлени , а выход схемы И-- к счетным входам счетчика ЦИКЛ, выходы последнего служат дл  подключени  к входам дешифратора ЦИКЛ, первые три выхода которого соединены соответственно блоком управлени , а именно с входами элементов ИЛИ и первым входом каждой из схем совпадени , выходы которых св заны с ключами записи всех регистров пам ти, ключи считы вани  которых подключены к инверсному выходу триггера ЦИКЛ, вторые входы схем совпадени  подключены к пр мому выходу триггера ЗАПИСЬ, инверсный выход последнего соединен с реверсивным счетчиком со схемой управлени , а второй и третий входы триггера ЗАПИСЬ подключены Соответственно к четвертому и п тому выхо,дам дешифратора ЦИКЛ, шестой выход которого служит дл  подключени  к другому входу упом нутого триггера ЦИКЛ.

6. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е с   тем, что схема выделени  минимума состоит из трех искателей младшей единицы, трех искателей старшей единицы, компаратора младшего разр да, компаратора стар02623

шего разр да, схемы сравнени  кодов и дешифратора МИНИМУМ, примем выходы каждого из трех регистров пам ти подключены к входам искателей младшей и соответственно старшей единицы и схемы сравнени  кодов, остальные входы последней соединены с выходами компараторов младшего и старшего разр дов соответственно, входы которых подключены к выходам одноименных искателей единиц, а выходы упом нутой схемы сравнени  кодов соединены с входами дешифратора МИНИМУМ , причем один из входов последнего служит дл  подключени  к выходу схемы циклического переключени , а каждый из трех выходов - дл  подключени  к блоку управлени .

1

Изобретение относитс  к электроэнергетике и может быть использовано дл  автоматического симметрировани  режима работы трехфазных сетей с нулевым проводом при случайной и систематической несимметрии нагрузок .

Известны устройства дл  автоматического перераспределени  однофазных потребителей между фазами сети, позвол ющие уменьшить несимметрию в низковольтных распределительных сет х Lt, 2.

Однако такие устройства обладают недостаточно высокой точностью уравновешивани  режима сети и надежностью в работе, а также весьма ограниченной областью практического использовани  на предпри ти х электрических сетей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, которое содержит блок вы вител  несимметрии и сравнени , соц , -„.. 4ГУ .)(2.i-V/L-v)oSiii

So-aroxg 2..«..,i-«-,-VoCOSAvf)-.V(2.-)

во-вторыхj часть информации об истинном расположении вектора на комплексной плоскости неизбежно тер етс  при преобразовании кривой напр жени  нулевой последовательноссто щий из фильтра напр жени  нулевой последовательности, фильтра основной гармоники частоты сети, сглаживающего выпр мител , нуль-органов, триггера, схемы синхронизации, порогового элемента и селектора по длительности и уровню; блок управлени , состо щий из трехканальной схемы выдержки времени, схемы ИЛИ, схемы отключени  и защиты и схемы управлени  тиристорными ключами (симисторами ), вход щими в блок коммутации

Гз .

Недостатком устройства  вл етс  достаточно больша  погрешность определени  наименее загруженной фазы сети, св занна , во-первых, с зависимостью аргумента Чо напр1 жени  Up нулевой последовательности от разности iiVapryMeHTOB Ц проводимостей фаз сети и нулевого провода Чо дл  городских и тем более сельских сетей, что очевидно из выражени  дл  определени  Но

ти несинусоидальной формы в строго синусоидальный сигнал основной гармоники частоты-сети вследствие внесени  дополнительных флуктуирующих амплитудно-фазовых погрешностей са3

мого активного фильтра основной гармоники, что в конечном счете  вл етс  причиной по влени  отдельных ложных срабатываний устройства в городской распределительной сети с реальными коммунально-бытовыми нагрузками, особенно при подключении к ней нелинейных и резкопеременных нагрузок,

Недостатком устройства также  вл етс  веро тность возникновени  короткозамкнутых контуров в распределительных сет х при случайном одновременном включении двух и более коммутаторов однофазных потребителей даже несмотр  на прин тие необходимых мер по исключению указанных аварийных режимов.

Кроме того, к недостаткам устройства можно отнести исчезновение напр жени  сети на зажимах однофазных потребителей на достаточно продолжительное врем  (tnepeк oч при переключении последних с одной фазы сети на другую), что отрицательно сказываетс  на работе электроприемников и вызывает эффект мигани  ламп накаливани , особенно при преобладании веро тностной несимметрии нагрузки сети.

Цель изобретени  - повышение эффективности симметрировани  режима сети, КПД, надежности и энергетических показателей, а также расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  автоматического переключени  однофазных нагрузок в низковольтных распределительных сет х с трехфазными и однофазными потребител ми, содержащем блок вы влени  несимметрии и сравнени , блок управлени , св занный с блоком коммутации группы однофазных потребителей, блок вы влени  несимметрии и сравнени  состоит из трансформатора тока, преобразовател  тока , трехпозиционного релейного элемента , реверсивного счетчика со схемой управлени , преобразовател  коднапр жение , схемы разрешени  переключени , схемы циклического переключени , трех регистров пам ти и сх мы выделени  минимума, причем первична  обмотка трансформатора тока включена в нулевой провод сети, а вторична  - на вход преобразовател  тока, выход которого подключен к

2623.4

первому из входов трехпозиционного релейного элемента, второй вход которого соединен с выходом преобра- зоеател  код-напр жение, а первый и . 5 второй выходы - с первыми и вторыми входами соответственно реверсивного счетчика со схемой управлени  и. схемы разрешени  переключени , один из выходов последней подключен к третьему входу трехпозиционного релейного элемента, а другой - к входу схемы циклического переключени , первый выход которой служит дл  подключени  к одному из входов всех регистров пам ти, выход каждого из последних соединен с соответствующим входом схемы выделени  минимума, а другой вход упом нутых регистров подключен к входу преобразовател  код-напр жение и

2Q выходу реверсивного счетчика со схемой управлени , третий и четвертый входы которого соединены с соответствующими выходами трехпозиционного релейного элемента, а п тый - с вторым выходом схемы циклического переключени , третий выход которой подключен к четвертому входу схемы выделени  минимума, а четвертый - к одному из входов блока управлени .

БЛОК коммутации дополнительно ; снабжен дросселем с выведенной средней точкой обмотки и трем  конденсаторами , причем тиристоры блока коммутации объединены по катодам и анодам в две вентиль.ные группы (катод- ..

5 ную и анодную) по три тиристора в каждой, кажда  фаза сети соединена с анодом и катодом тиристоров катодной и анодной групп соответственно и выводом одного из конденса0 торов, обща  точка соединени  которых служит дл  подключени  к зажиму однофазной нагрузки ( группы однофазных потребителей) и средней точке обмотки дроссел , крайние выводы

5 которой соединены с точками объединени  катодов и анодов тиристоров упом нутых вертикальных групп.

В блок управ;1 ни  дополнительно введен узел коррекции по напр жению, состо щий из трех датчиков напр жени  сети, преобразователей напр жени  сети и дифференциальных уси лителей,дешифратора напр жений сети и схемы синхронизации с сетью, а

55 система управлени  дополнительно

снабжена трем  схемами ИЛИ, И, триггерами ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ и схемами импульсно-фазового управлени , дешифратором ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ и схемой задержки , причем выход каждого датчика напр жени  сети сЬединен с одним из. входов схемы синхронизации, с сетью и входом одного из преобразователей напр жени  сети, выход каждого из которых подключен к первому входу одного из дифференциальных усилителей , вторые входы которых соединены с одним из выходов источника питани  устройства, и одному из трех входов дешифратора напр жений се- . ти, выходы поспеднего подключены к установочным входам (например, Rи S-входам универсального ЗК-триггера ) каждого из триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ , К-входы которых соединены с входом схемы задержки и выходом дешифратора ПЕРЕК/ЮЧЕНИЕ, а З-входы с одним из трех входов последнего и выходом одной из схем ИЛИ, входы которых служат дл  подключени  к выходам схемы выделени  минимума и схемы циклического переключени  соответственно , а выход каждого из упом нутых триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ соединен с одним входом каждой из схем И, другой вход которых соединен с выходом схемы задержки, а выход - с первым из входов одной из схем импульсно-фазового управлени , выходы которых служат дл  подключени  к тиристорам блока коммутации, а второй и третий вход - к выходу одного из дифференциальных усилителей и соответственно к одному из выходов схемы синхронизации с сетью.

Трехпозиционный релейный элемент состоит v)3 дифференциального усилител , четырех компараторов уровн , регул тора порогов, дешифратора СЧЕТ и триггера; РЕВЕРС, причем информационный вход обратной св зи дифференциального усилител  св зан с выходами преобразовател  тока и преобразовател  код-напр жение соответственно , а выход - с одним из , входов каждого компаратора уровн , другие входы которых попарно подключены к двум выходам регул тора порогов, вход которого служит дл  подключени  к выходу схемы разрешени  переключени , выход каждого из упом нутых компараторов соединен с каждым из входов дешифратора Счет, причем первый и второй выходы последнего соединены с шинами Счет и соответственно Стоп реверсивного счетчика со схемой управлени  и схемы разрешени  переключени , шины Сложение и соответственно Вычитание трехпозиционного релейного элемента подключены соответственно к пр мому и 5 инверсному выходам триггера РЕВЕРС , установочные входы последнего соединены с третьим и четвертым выходами упом нутого дешифратора СЧЕТ. Схема циклического переключени 

состоит из триггера ЦИКЛ, схемы И генератора счетных импульсов, счетчика ЦИКЛ, дешифратора ЦИКЛ, триггера ЗАПИСЬ и трех схем совпадени , причем один из входов триггера ЦИКЛ

5 соединен с выходом схемы разрешени  переключени , а пр мой выход с одним из входов схемы И, установочным (например, R-входом универсального DK-триггера) входом всех

0 триггеров счетчика ЦИКЛ и триггера ЗАПИСЬ, входами реверсивного счетчика со.схемой управлени  и схемы вы . делени  минимума, причем другой вход схемы И подключенк первому выходу

5 генератора счетных импульсов, второй выход которого соединен реверсивным счетчиком со схемой управлени  , а выход схемы И - к счетным входам счетчика ЦИКЛ, выходы последнего служат дл  подключени  к входам дешифратора ЦИКЛ, первые три выхода которого соединены соответственно с блоком управлени , а именно с входами элементов ИЛИ и первым входом каждой из схем совпадени , выходы которых св заны с ключами записи всех регистров пам ти, ключи считывани  которых подключены к инверсному выходу триггера ЦИКЛ, вторые

входы схем совпадени  подключены к пр мому выходу триггера ЗАПИСЬ, инверсный выход последнего соединен с реверсивным счетчиком со схемой управлени , а второй и третий входы

с (например, 3 и К-входы) триггера ЗАПИСЬ подключены соответственно к четвертому и п тому выходам дешифратора ЦИКЛ, шестой выход которого служит дл  подключени  к другому входу упом нутого триггера ЦИКЛ.

Схема выделени  минимума состоит из трех искателей младшей единицы, |Трех искателей старшей единицы, компаратора младшего разр да, схемы сравнени  кодов и дешифратора МИНИМУМ, причем выходы каждого из трех регистров пам ти подключены к входам искателей младшей и соответственно старшей единицы и схемы срав7 нени  кодов, остальные входы последней соединены с выходами компараторов младшего и старшего разр дов соответственно, входы которых подключены к выходам одноименных ис кателей единиц, а выходы упом нутой схемы сравнени  кодов соединены с входами дешифратора МИНИМУМ, примем один из входов последнего служит дл  подключени  к выходу схемы цикличес кого переключени , а каждый из трех выходов - дл  подключени  к блоку управлени . Обеспечение регламентируемых ГОСТ-13109-67 требований к качеству электрической энергии св зано с реализацией в предлагаемом устройст ве дл  автоматического переключени  группы однофазных потребителей, выделенных из общего состава нагрузок сети, такого параметра управлени , который позвол ет достаточно просто определить истинную неравномерность загруженности фаз сети. Таким параметром  вл етс  ток внулевом проводе, так как в зависимости от несимметрии токов питающей сети ток Зд имеет различную величину и пропорционален величине разбаланса фаз ных токов. При фазные напр жени  на шинах распределительного трансформатора ТП симметричны, т минимумам несимметрии нагрузки отход щих фидеров соответству ют минимумы тока в соответствующих нулевых проводах. Это следует из выраже ни  дл  определени  тока Зо . где : - модули токов фаз сети (1 0,1,2,3). В полностью симметричных режимах ток do в нулевом проводе отсутствует , т.е. это свидетельствует об уравновешенном режиме сети. Поэтому задача минимизации тока Зд означает достижение симметрирующего эффекта, а следовательно,и уменьшение нежелательных  влений, св занных с решением общей проблемы несимметрии нагрузки в низковольтных распределительных сет х; измерение тока в нулевом проводе и воздействие в зависимости от его величины на тирис торные ключи блока коммутации таким образом, чтобы снизить ток до минимально возможной величины, осущест вл ет предла гаемое устройство по разработанному алгоритму его функционировани . Принцип работы устройства заключаетс  вциклическом подключении на определенное врем  группы однофазных потребителей ко всем фазам сети, запоминании соответствующих токов DO ()2,3)i определении из этих трех значений наименьшего 3o(niin) и той фазы сети, котора  соответствует DO (min), и подключении указанной группы однофазных потребителей к этой фазе сети. При изменении режима сети приведенный алгоритм работы устройства повтор етс  вновь, что позвол ет непосредственно осуществл ть контроль за изменением тока в нулевом проводе и, тем самым, эффективно управл ть процессом уравновешивани  режима четырехпроводной сети. Введение в силовую схему трех конденсаторов и дроссел  с соответствующим соединением между ними, фазами сети, тиристорами и группой однофазных потребителей позвол ет полностью устранить возможность возникновени  короткозамкнутых контуров в сети и избежать, тем самым, аварийных режимов. Кроме того, така  силова  схема блока коммутации позвол ет уменьшить врем  переключени  группы однофазных нагрузок более чем на два пор дка по сравнению с известными устройствами (t pr,ev.200 мкс) Введение узла коррекции по напр -жению в блок управлени  дает возмож- ность расширить функциональные возмозности путем регулировани  напр жени  на зажимах однофазных потребителей подключаемой нагрузки путем изменени  угла управлени  тиристорами блока коммутации в зависимости от отклонени  напр жени  сети от номинального значени . Трехпозиционный релейный элемент  вл етс  усилительно-преобразующим устройством, реагирующим на знак и величину отклонени  изменени  тока Jo в нулевом проводе и вырабатываю.щим сигнал, пропорциональный отклонению регулируемой величины 3 от записанного ранее числа в реверсивном счетчике. Этот сигнал рас- согласовани  необходим дл  определени  момента времени запуска режима Цикл, а также служит дл  управлени  реверсивным счетчиком. Схема циклического переключени , по сигналу со схемы разрешени  переключени  осуществл ет режим Цикл 9 дл  определени  требуемой фазы сети при подключении к которой группы од нофазных нагрузок ток ТЗо имеет наименьшую величину. Начало режима .Цикл обусловлено выдержкой времени нахождени  сигнала рассогласовани  ± дЗд за пределами зоны нечувствительности трехпозиционного релейного элемента. Определение наименьшего из трех токов в нулевом проводе Do(l). Зо(2 и Зо(3) при поочередном подключении к фазам 1-3 сети группы однофаз ных потребителей (.корректирующей нагрузки осуществл ет схема выделе ни  минимума путем сравнени  кодов двоичных чисел, записанных в соответствии с алгоритмом работы схемы циклического переключени  в регистры пам ти при поочереДном подключении корректирующей нагрузки к фазам сети. По сигналам схемы выделени  м нимума блок управлени  воздействует на соответствующую пару тиристоров дл  подключени  корректирующей нагрузки (группы однофазных потребителей ) к той фазе сети, котора  наименее загружена в данный момент вре мени. На фиг. 1 представлена функциональна  схема блоков вы влени  несимметрии и сравнени , управлени  и силова  схема блока коммутации груп пой однофазных потребителей; на фиг.2 - функциональна  схема узла .коррекции по напр жению и системы управлени  тиристорами блока коммутации; на фиг,3 - функциональна  схема трехпозиционного релейного элемента; на фиг Л - функциональна  схема циклического переключени ; на фиг. 5 - функциональна  схема выделени  минимума; на фиг.6 - кривые мгновенных.значений фазных напр жений сети (U ,11. и UT,) ; на фиг.7 временные диаграммы работы схемы циклического переключени . На фиг. 1-5 введены следующие обозначени : фазы 0-3 сети с подклю ченными к ним однофазными и трехфаз ными нагрузками А-6, группа 7 однофазных потребителей (корректирующа  нагрузка), блок 8 вы влени  несимметрии и сравнени , блок 9 управлени , блок 10 коммутации, силовые тиристоры 11-16, конденсаторы 17-19 дроссель 20, трансформатор 21 тока (токоизмерительные .клещи, преобразователь 22 тока; трехпозиционный релейный элемент 23, реверсивный счетчик 2 со схемой управлени ; преобразователь 25 коднапр жение , схема 26 разрешени  переключени , схема 27 циклического переключени , регистры 28-30 пам ти схема 31 выделени  минимума, система 32 управлени  тиристорами, узел 33 коррекции по напр жению, датчики напр жений фаз сети, преобразователи 37-39 напр жений фаз сети, дифференциальные усилит.ели 0-42 , схемы ИЛИ , схемы И .,триггеры ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ +9-51, схемы 52-5 импульсно-фазового управлени , дешифратор 55 напр жений сети, дешифратор ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ 56, схема 57 синхронизации с сетью, схема 58 задержки, дифференциальный усилитель 59, компараторы 60-63 уровн , регул тор 6 порогов, дешифратор СЧЕТ б5, триггер РЕВЕРС 66, триггер ЦИКЛ б7, схема И 68, генератор 69 счетных импульсов, счетчик ЦИКЛ.70, дешифратор ЦИКЛ 71, триггер ЗАПИСЬ 72, схемы 73-75 совпадени  искатели 76-78 младших единиц , искатели 79-81 старших единиц, компаратор 82 младших разр дов, компаратор 83 старших разр дов, схема 84 сравнени  кодов, дешифратор МИНИМУМ 85. Устройство реализует принцип естественного симметрировани , заключающийс  в равномерном распределении нагрузок по фазам сети путем переключени  выделенной из общего соста ва нагрузок корректирующей (балансирующей нагрузки 7, котора  состоит из группы однофазных потребителей и переключаетс  с одной, фазы сети на другую в соответствии с заложенным в блок 8 вы влени  несимметрии и сравнени  алгоритмом функционировани , определ емым режимами работы сети. По выходным сигналам блока 8 вы влени  несимметрии и сравнени  блок 9 управлени  вырабатывает импульсы управлени  тиристорами блока 10 коммутации, обеспечивающего подк.лючениекорректирующей нагрузки 7 к определенной фазе сети. Блок 10 коммутации состоит из двух вентильных групп (катодной и анодной), объедин ющих шесть силовых тиристо- . ров 11-16 по катодам и анодам, трех конденсаторов 17-19 и дроссел  20. Ток IJp в нулевом проводе участка сети измер етс  трансформатором 21 тока (токоизмерительными клещами),

n

Нагрузкой которого  вл етс  входное сопротивление преобразовател  22 тока , состо щего из входного фильтра, усилител  переменного напр жени  и пропорционального выпр мител  с выходным фильтром, с выхода преобразовател  22 снимаетс  напр жени посто нного тока, строго пропорциональное току Зо нулевом проводе сети, поступающее через трехпозициониый релейный элемент 23 на реверсивный счетчик 2 со схемой управлени . Трехпозиционный релейный элемент 23 реагирует на знак и величину отклонени  тока Dp и имеет зону нечувствительности с регулируемой шириной {в масштабе тока - (2-8} А в зависимости от величины OQ). Код числа, записываемый п-разр дном реверсивном счетчике 2 (на практике достаточно ) , соответствует реальной величине По в момент разрешени  записи с погрешностью квантовани  0 , котора  не превышает единицы младшего разр да 2 ( в реальном масштабе тока на практике dh $0,25-1,0 А и при увеличении числа п погрешность снижает Си), а выходное напр жение посто нного тока преобразовател  25 коднапр жение полностью соответствует аналоговой величине Zlo , записанной , в реверсивный счетчик 2k, с погрешностью (2/ ,21 2)ООО|, где i пор дковый номер разр да, п - число разр дов (дл  сГ 3,2, что  вл етс  вполне приемлемой величиной ) , Схема 2б разрешени  переключени  служит дл  первоначального включени  устройства, определени  момента переключени  (запуска режим Цикл) и автоматического регулировани  ширины зоны g, нечувствительности и времени выдержки времени в зависимости от графика нагрузки и е несимметрии. Основным узлом блока 8  вл етс  схема 27 циклического переключени , котора  обеспечивает циклическое переключение с помощью тиристоров 11-16 корректирующей нагрузки 7 поочередно на все фазы сети, управл ет работой реверсивного сметчика и регистрами пам ти28-30 дл  записи в них кодов чисел , пропорциональных DjjCO, 3. (2) и DQ (З) , а также воздействует на Схему 31 выделени  минимума дл  подключени  нагрузки 7 именно к той фазе сети, подключение к кото262 .

рой определ ет D(j(min), а следовательно , наиболее уравновешенный режим сети. Система 32 управлени  тиристорами и узел 33 коррекции по

5 напр жению необходимы дл  оптимального управлени  тиристорами в соответствии с алгоритмом работы блока 8 и при необходимости дл  регулировани  напр жени  нагрузки 7,

0 а также выполн ют функции защиты и блокировки в аварийных режимах ( пропадании одного или двух фазных напр жений сети). Информаци  о напр жени х фаз сети снимаетс  датчиками . напр жений сети, преобразуетс  с помощью прецизионных преобразователей 37-39 напр жени  в соответствующие напр жени  посто нного тока (высокоточный преобразо2Q ватель имеет погрешность преобразовани  менее 0,1, уровень пульсаций 1,0 мВ, быстродействие 0,2 с, коэффициент преобразовани  00-0,1 в диапазоне изменени  фазного напр жени  от 160 до 270 В). Диф-. ференциальные усилители 0-42 служат дл  определени  разности.напр жений фаз сети и номинального напр жени  220 В. CxeMbi ИЛИ осуществл ют прохождение сигналов со схемы 27 циклического переключени  либо со схемы 31 выделени  минимума в режиме Цикл и соответственно после него. Схемы k6-k8 совпадени  необходимы дл  разрешени  прохождени  единиц с пр мых выходов триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ 9-51 на входы схем 52-5 импульсно-фазового управлени  тиристорами, т.е. при на- хождении в единичном состо нии ка

0 кого-либо одного из этих триггеров импульсы управлени  будут подаватьс  лишь на ту пару тиристоров, которой соответствуют лишь один из триггеров и одна из схем 52-5. Дешиф 5 ратор 55 напр жени  сети необходим дл  подключени  нагрузки лишь к той фазе сети, напр жение которой в ава-. рийных режимах не исчезло (источник питани  устройства выполнен трехка50 нальным и обеспечивает бесперебойное питание при пропадании даже двух фазных напр жений сбти). Дешифратор 56 и схема ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ 58 задержки осуществл ют запрет (врем  задержки {;,, ъоа подёчу управл ющих импульсов тиристоров той фазы сети, которые необходимо Запереть при переключении нагрузки 7 на. другую фаЗУ сети, т.е. обеспечивают сн тие управл ющих импульсов с тиристоров Той пары, которые проводили ток нагрузки до момента прихода сигнала на переключение нагрузки 7 к другой фа36 сети. Схема 57 синхронизации с сетью необходима дл  фиксации перехода кривых фазных напр жений через нулевое значение и запуска генераторов пилообразного напр жени  схем 525 импульсно-фазового управлени  тиристорами , использующих вертикальный принцип управлени .

Реверсивный, двоичный счетчик со схемой управлени  представл ет собой функциональный узел, предназначенный дл  подсчета входных сигналов ( импульсов). В процессе работы реверсивный счетчик последовательно перебирает свои состо ни  в двух направлени х под воздействием управл ющего сигнала, т.е. работает в режиме Сложение или Вычитание (переключаетс  как на сложение, так и на вычитание входных сигналов. Основными элементами такого счетчика  вл ютс  триггеры и цепи переноса.

С помощью реверсивного счетчика происходит непрерывное слежение за величиной тока OQ нулевом проводе, при изменении в ту или иную сторону соответственно автоматически увели-чиваетс  или уменьшаетс  двоичное число, записываемое в реверсивном счетчике. Это и дает возможность реализовать предлагаемый алгоритм функционировани  устройства.

Дифференциальный усилитель 59 трехпозиционного релейного элемента 23 необходим дл  получени  разности t йПо между напр жени ми посто нного тока, пропорциональными току Зд в текущий момент времени поступающему на информационный вход дифференциального усилител  с входа 22) и току Зо записанному в виде двоичного числа в п-разр дном реверсивном счетчике 2А в течение времени последнего переключени  корректирующей нагрузки на ту или иную фазу сети (.поступающему на вход обратной св зи 59 с выхода преобразовател  25 код-напр жение. Компараторы 60-63 уровн  и регул тор б порогов служат дл  разбиени  зоны нечувствительности (g)трехпозиционного релейного элемента 23 на две зоны - широкую и узкую. Широка  зона необходима дл  определени  момента начала выдержки времени при достаточно больших изменени х тока Зо относительно ранее записанного DO в ту или иную сторону ( различный знак отклонени  Зо обуславливает положительную и отрицательную пол рность как широкой, так и узкой зон нечувствительности, а поэтому и наличие соответствующей пары компараторов). Получение узкой зоны св зано с необходимостью формировани  сигнала Стоп (Конец счета дл  прекращени  счета реверсивным счетчиком 2k в момент равенства тока Ло

15 с двоичным кодом тока GQ записываемым в реверсивный счетчик в текущий момент времени. В этот момент напр жение на выходе усилител  59 очевидно близко к нулю, а потому ширина узкой зоны не может превышать ступени выходного напр жени  преобразовател  25 код-напр жение, величина которой определ етс  количеством разр дов fi преобразовател 

5 25. Регулирование широкой зоны происходит за счет изменени  напр жени  порогов, поступающих на два соответствующих компаратора широкой зоны (например, компаратор бО-бО с

0 выхода регул тора 6 порогов. Последний в свою очередь, управл етс  сигналами со схемы 2б разрешени  переключени  в зависимости от графика нагрузки , степени веро тностной и систематической несимметрии, т.е. точно так же, как и автоматически регулируетс  врем  выдержки дл  отстройки от резких колебаний режима сети (на практике в зависимсзсти от

диапазона изменени  тока DO 15-60 А широкай зона регулируетс  в масштабе тока от 2 до 6А, т.е. ±(2-6;А). Регулирование узкой зоны не требуетс , так как ширина ее зависит исключительно от числа разр дов пре5 образовател  25, класса точности прецизионных резисторов матрицы -R-2R и т.п.. Дешифратор б5 счета необходим дл  определени  моментов Счет и Стоп,„т.е. начала и конца счета реверсивным 24 счетчиком, а триггер РЕВЕРС - дл  фиксации направлени  счета Сложение и Вычитание ;.

Схема 2б разрешени  переключени  необходима дл  первоначального включени  устройства определени  момента времени переключени  ( запуска режима Цикл), автоматического регулировани  ширины зоны нечувствитель15 HOCTM() трехпозиционного релейного элемента и времени выдержки в зависимости от.графика нагрузки и несимметрии режима сети. Блок 26 состоит из счетчика выдержки времени, схема автоматической и ручной установки порогов, схемы регулировани  ширины зоны нечувствительности и Схемы первоначального включени . Счетчик выдержки времени с автоматическим сбросом времени выдержки в нуль предназначен дл  исключени  вли ни  на работу устройства резкопеременных и случайных коммутационных процессов, когда ток в нулевом проводе измен ет свою величину на относительно небольшой промежуток времени, т.е. переключение нагрузки мсжет произойти лишь по истечении определенного регулируемого времени выдержки (tg,y. 1-5мин) при переход от одной рабочей комбинации к другой Величина tn... может регулироватьс  как вручную, так и автоматически. В первом случае taj,, задаетс  оператором с помощью схемы ручной установки порогов путем установки требуемого t,, . в двоичном коде. В авоЫА- стоматическом режиме данный набор коосуществл етс  схемой автоматическои установки порогов, котора управл етс  величинами напр жени  нулевой последовательности UQ, выдел емого с помощью фильтра напр жени  нулевой последовательности, и тока Оо. Схема регулировани  ширины зоны н чувствительности ( ) трехпозиционного релейного элемента необходима дл  регулировани  -E-j при изменении тока DO в широких пределах (например , от 15 до 80А, величина .j 2-. ;-8 А.Регулирование осуществл етс  как в ручном, так и в автоматическом режиме. Схема первоначального включени  обеспечивает, во-первых, запуск режима Цикл при включении устройства во-вторых, автоматическую установку минимальных величин порогов - и ВЫА зпРимер, е- ±2А, tgbiA с помощью схемы автоматической установки порогов. Триггер ЦИКЛ 67 в соответствии с командой Цикл схемы 26 циклического переключени  (по истечении времени выдержки) определ ет врем  режима Цикл, т.е.врем  циклического подк лючени  к каждой из фаз сети коррек3 тирующей нагрузки 7 к требуемой фазе сети, дл  которой токЗо(т|п). Единичное состо ние пр мого выхода триггера б7 обеспечивает (в режиме прохождение через схему И 68 импульсов с генератора б9 счетных импульсов на счетные входы всех триггеров счетчика ЦИКЛ 70. Последний совместно с дешифратором ЦИКЛ 71 служит дл  синхронизации работы всех узлов устройства в режиме Цикл, т.е. определ ет врем  поочередного подключени  нагрузки 7 к фазам сети, врем  записи кода тока DO с помощью триггера, ЗАПИСЬ в счетчик 2, управл ет ключами записи регистров 28-30 пам ти с помощью схем совпадени . Информаци  о величинах токов DO (-0 , Зц(2) и Зо (3) , накопленна  за врем  режима Цикл в регистрах 2830 , хранитс  в последних до следующего режима Цикл. Дл  определени  необходимой фазы сети, к которой требуетс  подключить корректирующую нагрузку 7.на врем  между двум  смежными режимами Цикл, служит схема выделени  минимума, котора  осуществл ет сравнение кодов трех двоичных чисел с приоритетом по минимуму, т.е. определ ет наименьшее значение тока 3cj(iTiin) из трех записанных в регистрах. Искатели 67-73 младшей единицы определ ют номер разр да младшей единицы, который содержит самую младшую единицу в каждом из трех двоичных чисел, соответствующих Uo(0,Dc,(2) иЗоСЗ). Искатели 798t старшей единицы определ ют номер разр да, который содержит самую старшую единицу в каждом из трех упом нутых чисел. Компараторы 8283 младшего и старшего разр дов служат дл  определени  двух чисел соответственно с наименьшим и наибольшим номером разр да. Схема 8 сравнени  кодов  вл етс  функциональным узлом дл  определени  с помощью . бинарного и триайного сравнени  с приоритетом по минимуму одного из трех чисел с наименьшим двоичным кодом, а дешифратором МИНИМУМ 85 дл  определени  номера того регистра из регистров 28-30, который содержит число с наименьшим записанным кодом и соответствует требуемой фазе сети, к которой необходимо подключить группу 7 однофазных потребителей .

17,

Устройство работает следующим образом.

При первоначальном включении устройства происходит циклическое подключение нагрузки поочередно ко всем фазам сети. Значение тока Зо, соответствующее каждому из этих подключений, запоминаетс  регистрами пам ти и после окончани  режима Цикл схема 31 выделени  минимума выдает сигнал по одному из выходных каналов на подключение корректирующей нагрузки 7 к той фазе сети; при подключении к которой в режиме Цикл ток D(5 имеет наименьшее значение , а следовательно, и наименьшую неуравновешенность режима..

Такой статический режим работы устройства продолжаетс  до тех пор, пока в какой-либо момент времени величина Зо не выйдет за пределы широкой зоны нечувствительности ± | 4С2-8)А. В этом случае начинаетс отсчет времени выдержки tоуА, по истечении которого схема 2б разрешени  переключени  выдает команду Цикл на схему 27 циклического переключени  и одновременно реверсивный счетчик Zt начинает режим Сложение или Вычитание (т.е. вновь . начинаетс  режим Цикл, как и при первоначальном включении} в зависимости от знака отклонени  11 о- Это соответствует подключению к фазе 1 сети корректирующей нагрузки 7. Код ToKaUo(l) по сигналам дешифратора 71 и схемы 73 совпадени  в конце первой минуты режима Цикл записан в регистр 28, после чего происходит переключение нагрузки 7 с фазы 1 на Фазу 2 сети, ток tlo(2) записываетс  в регистр 29 (в конце второй минуты режима Цикл и аналогично дл  фаз 3 сети. По истечении трехминутного режима Цикл (.наиболее оптимальное врем  режима Цикл) во всех регистрах записаны коды чисел, соответствующие Оо(1),3о(2) Затем по команде схемы 27 отпираютс  ключи считывани  всех регистров и информа ци , содержаща с  в регистрах, поступает на схему 31 выделени  миниму ,ма, где подвергаетс  обработке с

целью определени  наименьшего числа и, в конечном итоге, требуемой фазы сети дл  подключени  нагрузки 7 наиболее оптимальным образом. Происходит подключение нагрузки 7 к этой фазе и в реверсивный счетчик

. 18

27 записываетс  код текущего значени  тока 3o(tnin) дл  этой фазы (.ключи записи регистров в этом случае заперты). На этом режим Цикл 5 заканчиваетс , и устройство вновь находитс  в статичном состо нии до следующего момента -времени, когда (t) не выйдет на врем  tg,,д за пределы широкой зоны нечувствитель10 ности|ё I 2-8 А, котора  плавает в абсолютном масштабе тока от UOVY, до наиболее веро тном эксплуатационном режиме от 15 до 80А в зависимости от мощности РТ и на1-

5 Рузки многоквартирные дома с газовыми или электрическими плитами).

Таким образом, предлагаемое устройство выполн ет функции регул торов цифровой стационарной автомати2Q ческой системы программного действи  параметры.которой измен ютс  во времени в зависимости от графика нагрузки сети, веро тностной и систематической несимметрии. Указанна 

25 САС реализует в замкнутом контуре алгоритм минимизации тока Но в нулевом проводе сети. Объектом управлени  регулировани )  вл етс  участок питающей линии (отход; щий от РТ ТП фидер с подключенными к нему

30 нагрузками). Входным параметром (регулируемой величиной) регул тора такого такого вида  вл етс  ток DO в нулевом проводе сети, а выходным в конечном итоге коэффициент неуравновешенности ( 0 сети и функци  потерь f (CiP) в нулевом и фазных проводах. Минимизаци  этих величин означает в данном случае устранение отрицательных факторов, обус40 ловленных несимметрией нагрузки сети . При установке устройства на ТП в качестве корректирующей нагрузки можно вполне использовать потребители какой-нибудь фазы одного

45 из фидеров.

Рассмотрим процессы в силовой схеме блока 10 коммутации особенности работы узлов остальных блоков.

Объединейие шести тиристоров 50 11-16 в две вентильные группы(катодную и анодную), введение дополнительных конденсаторов, соединенных в трехлучевую звезду, и дроссел  со средней точкой (фиг,1) позвол ет избежать возможности возникновени  короткозамкнутых контуров . при одновременном включении тиристоров двух и более ключей переменного 19 тока (КЛЮЧ фазы 1 состоит из тиристоров двух и ьолее ключей переменного тока (ключ фазы 1 состоит из тиристоров 15-16, ключ фазы 2 из тиристоров ключ фазы 3 из тиристоров 11-12 и, тем самым, устранить возможность возникновени  аварийных режимов как в устройстве , так и в распределительной сети . Основной особенностью силовой схемы блока 10 коммутации устройства дл  автоматического переключени  однофазных потребителей в низковоль ных сет х  вл етс  повышенна  надежность вследствие того, что любое включение одного из тиристоров какого-либо ключа переменного тока вы зывает автоматическое выключение ра нее провод щего тиристора другого тиристорного ключа, не привод  к ме дуфазному КЗ. Если нагрузка 7 блока коммутации 10 подключена к фазе 1 сети, триггер 49 находитс  в единичном состо  нии и соответствующа  ему схема 52 импульсно-фазового управлени  подает импульсы на тиристоры 15-16 ключа фазы 1, то при положительной полуволне фазного напр жени  U проводит ток нагрузки тиристор 15. а при отрицательной - тиристор 16 по цепи: фаза 1 - тиристор 15(1б) дроссель 20 - нагрузка 7 - нулевой провод сети. При изменении пол рнос ти и ранее провод щий тиристор гаситс  в момент спадани  протекающего через него тока до нул , т.е. в результате естественной коммутаци вентилей. Если в единичном состо ни находитс  только триггер 50, то соответствующа  ему схема 53 импульсно-фазового управлени  вырабатывает импульсы управлени  дл  тиристоров 13-1 ключа фазы 2 сети и т.д. Допустим теперь, что проводили тиристоры 15 и 16, нагрузка 7 подключена к фазе 1 сети и поступила команда (например, в режиме Цикл) на переключение нагрузки 7 к фазе 2 сети. Дл  этого необходимо погасить ранее провод щие тиристоры 15-16 ключа фазы 1 и включить тиристоры 1 1Л ключа фазы 2 без КЗ в сети и с минимально возможным временем перек лючени . Пусть в момент положительной полуволны напр жени  U фазы 1 пришла указанна  команда на переклю чение триггера 50 в единичное состо ние и соответственно тиристоров 133 20 Н в провод щее состо ние. В этом случае, несмотр  на отсутствие управл ющих импульсов на тиристорах 15-16, последние по-прежнему будут находитьс  в провод щем состо нии, так как ток нагрузки в этот момент времени не равен нулю ( коэффициент мощности нагрузки коммунально-бытовых сетей 0054 0,8-0,95). Перевод тока нагрузки (коммутаци  тока с провод щего тиристора 15 в этот момент времени .на один из тиристоров 13-1 ключа фазы 2 сети зависит от знака и величины потенциала фазы 2 в этот момент времени, т.е. он определ етс  моментами времени, например t, t j, и t||| (фиг. б I). Например, дл  момента времени t( потенциал фазы 2 отрицательный, и при одновременной подаче управл ющих импульсов на тиристоры 13-1 вследствие отрицательного потенциала (фазы 2 сети) на катоде 1 и положительного потенциала (фаза 1 сети)включаетс  тиристор Ik, который обеспечивает прохождение Тока i - в контур: фаза 1 тиристор 15 - дроссель 2Q - тиристор 1A - фаза 2.сети. Этот ток i« . создает в полуобмотках дроссел  20 намагничивающие силы, необходимые дл  образовани  в сердечнике дроссел  потока, сцепленного со всеми витками полуобмоток. Изменение тока i ц; вызывает изменение потокосцепле- : ни , вследствие чего в полуобмотках дроссел  20 индуктируетс  ЭДС самоиндукции , лричем пол рность напр жени  полуобмотки, включенной между нагрузкой и катодной группой тиристоров , такова, что положительный потенциал приложен к катоду тиристора 15, а отрицательный через конденсатор 19 - к аноду тиристора 15. Та-. КИМ образом, в течение времени восстановлени  запирающих свойств тиристора 15 в пр мом направлении к нему приложено обратное напр жение, что вызывает его выключение. Тирис-. тор 1 по-прежнему- остаетс  в провод щем состо нии, так как потенциал фазы 2 по отношению к потенциалу нулевого провода отрицательный, а нагрузка 7, тем . самым, переключаетс  практически мгновенно с фазы 1 на фазу 2 сети ( мкс без КЗ. Если при положительной полуволне фазного напр жени  в момент подачи управл ющих импульсов на тиристоры 13-1 потенциал-4 2. Фазы 2

ети положительный, но меньший поенциала фазы 1 .(момент времени t| . на фиг.&), как и ранее включаетс  ти ристор 1Л (потенциал катода И ниже потенциала анода, так как .) э в полуобмотках дроссел  20 индуктируетс  ЭДС самоиндукции за счет изменени  тока 1ц в контуре; фаза 1 тиристор 15 - дроссель 20 - тиристор 1 - фаза 2 сети, с такой же по рностью напр жени  на полуобмотке , включенной между катодной групой и средней точкой дроссел , что риводит к прикладыванию обратного напр жени  (к аноду через конденатор 19, а к катоду непосредственно J между анодом и катодом.тиристора 15 и интенсивному восстановению запирающих свойств в пр мом направлении и запиранию последнего. Но вследствие того, что в этот момент времени потенциал Ц . 2 положительный , а импульсы управлени  подаютс  на оба тиристора 13-1, включаетс  тиристор 13, а тиристор 14 выключаетс . Нагрузка 7, тем самым , переключаетс  с фазы 1 на фазу 2 сети практически мгновенно. Если же при положительной полуволне напр жени  фазы 2 сети потенциал фазы 2 сети положителен, но выше потенциала фазы 1 сети ( 7 ) ,то при одновременной подаче импульсов управлени  на оба тиристора 13-1 в момент времени tm может включитьс  лишь тиристор 13, так как потенциал катода 13 ниже потенциала анода (т.к. .) тиристору 15 прикладываетс  обратное напр жение и,, таким образом, ранее провод щий тиристор 15 выключаетс . Нагрузка 7 пе-реключаетс  с фазы 1 на фазу 2 сети также практически мгновенно и без КЗ,

При положительной полуволне напр жени  фазы 1 сети переключение нагрузки 7 с фазы 1 на фазу 3 сети осуществл етс  аналогичным образом, только однофазна  нагрузка 7 подключаетс  к с помощью тиристора 12 (дл  отрицательной полуволны напр жени  U) или тиристоров 12 или :П дл  положительного напр жени  и.

Если поступает команда на переключение группы 7 однофазных потребителей к какой-либо из фаз (2 или 3) сети при отрицательной полуволне фазного напр жени  и | и включенном тиристоре 16 ключа фазы 1 сети, то

процессы коммутации тока нагрузки практически не отличаютс  от рассмотренных выше. Так, например, в этом случае при одновременной подаче в момент времени t |у (фиг.6) импульсов управлени  на тиристоры 13 14 включаетс  тиристор 13, в дросселе 20 индуктируетс  ЭДС самоиндукции , причем напр жение на полу0 обмотке, включенной между анодной группой тиристоров и средней точкой, прикладываетс  к тиристору 16 в запирающем направлении, т.е. положительный потенциал средней точки 20

5 через конденсатор 19 прикладываетс  к катоду тиристора 16, а отрицательный потенциал другого конца этой полуобмотки - к аноду 16. Тиристор 1б

4. выключаетс , ток группы 7 однофазных потребителей переходит с фазы

1 на фазу 2 сети. Если дл  отрицательной полуволны напр жени  U поступает команда на переключение с фазы 1 на фазу 2 сети при отрицательной полуволне напр жени  (i, но потенциал фазы 1 ниже потенциала

Ч,2. фазы 2 сети (момент времени ty, фиг.6), то при одновременной подаче импульсов управлени  на тиристоры

0 3-14 включаетс  тиристор 13 (так как tf. ) , В полуобмотках дроссел  20 индуктируетс  ЭДС самоиндукции , причем положительныйпотенциал средней точки полуобмотки, включенной к анодной группе тиристоров,

5 прикладываетс  через конденсатор 19 к катоду тиристора 16, а отрицательный потенциал ее другого конца - непосредственно к аноду 16, что ведет к его запиранию. Вследствие того,

0 что потенциал фазы 2 отрицательный, включаетс  тиристор 14, а тиристор 13 вследствие естественной коммутации запираетс , и корректирующа  нагрузка 7 практически мгновенно

переключаетс  с фазы 1 на фазу 2 сети. При отрицательных полуволнах напр жений U и U и Vf ( (момент времени t.) на фиг.6), когда одновременно подаютс  импульсы управлени 

0 на тиристоры , включаетс  тиристор 14, так как потенциал его анода выше потенциала катода, потенциал фазы 2 непосредственно прикладываетс  к аноду тиристора 1б и

5 последний вследствие естественной коммутации выключаетс . Нагрузка 7, тем самым, переключаетс  с фазы 1 на фазу 2 практически мгновенно и без КЗ сети. Аналогичным образом при отрицательной полуволне фазного напр жени  U происход т ком мутационные процессы и при необходимости переключени  группы 7 однофазных потребителей к фазе 3 сети.

Переключение группы 7 в любом другом случае (.т.е. самым произвольным образом не отличаетс  в целом от рассмотренных ранее процессов коммутации тока нагрузки с одной фазы на другую. Таким образом, введение трех конденсаторов и дроссел  со средней точкой позвол ет осуществить полностью надежную перекоммутацию однофазных потребителей дл  уравновешивани  режима сети за счет ликвидации возможности КЗ сети. Кроме того, удаетс - практически исключить вли ние времени переключени  ( 150 мкс) на пропадание напр же .ни  питани  груп-пы однофазных потребителей . Значительное уменьшение (более чем в сотню раз) времени переключени  позвол ет повысить эффективность работы устройства в целом , так как по вл етс  возможность значительного уменьшени  времени выдержки (вплоть до нескольких секундЧ или ее исключить вовсе, повысить соответственно частоту импульсов генератора счетных импульсов , поступающих на счетные входы реверсивного счетчика и счетчика Цикл (вплоть до 100 Гц и выше), уменьшить тем самым врем  отработки сигнала, рассогласование ЛОо и врем  режима Цикл (до нескольких секунд и менее). Указанные возможности позвол ют практически без вли ни  на эксплуатационные характеристики Электроприемников группы однофазных потребителей (в том числе полное исключение эффекта мигани  электрических ламп накаливани , что особенно важно дл  зрительных ощущений жителей тех квартир, которые вход т в состав группы однофазных потребителей , так как пропадание напр жени  нагрузки даже на один период частоты сети достаточно заметны дл  зрени  человека), повысить коэффициент использовани  устройства и уменьшить коэффициент неуравновешенности с учетом его интегральных характеристик дл  минутных сечений графика нагрузки .

При необходимости регулировани  напр жени  на однофазных потребител х нагрузки 7 управление тиристорами силового блока осуществл етс  путем изменени  в небольших пределах угла управлени  (только в сторону уменьшени  напр жени  при и„7220В. В этом случае среднее значение напр жени  на нагрузке равно

и

ф max

CUCOdoL}/

и,

нср IT действующее значение напр жени  на Нагрузке

п -( J А Л- Bin 2oi л(г(о -(Г 4 /

коэффициент формы

1т- Л swGui

-I

-M:05oL

.- (d-).

Если нет необходимости регулировать напр жение или по каким-либо причинам существенным  вл етс  синусоидальна  форма кривой напр жени корректирующих нагрузки, то очень просто блокировать работу дифференциальных усилителей в схеме коррекции по напр жению сети, и соответственно , узел вертикального управлени  в схемах импульсно-фазового управлени  тиристорами.

Расмотрим основные режимы работы предлагаемого устройства дл  автоматического переключени , группы однофазных потребителей в низковольтных распределительных сет х в соответствии с функциональными схемами и временными диаграммами (фиг.1-7).

При включении устройства с помощ схемы первоначального включени  все

триггеры, счетчики и регистры устанавливаютс  в нулевое состо ние. Напр жение посто нного тока с выхода преобразовател  22 тока, пропорциональное току Зо нулевом проводе участка сети, обеспечивает определенное состо ние компараторов -60-63 уровн  трехпозиционного релейного элемента 23 (широка  зона нечувст- ; вительности в этом случае устанавливаетс  минимальной, т.е. ±2А) , что вызывает в соответствии с комбинаци ми единиц и нулей на выходе дешифратора СЧЕТ б5 установку триггера РЕВЕРС 66 в единичное состо ние (на пр мом выходе единица а на инверсном нуль), что соответствует подготовке-к режиму(СЛОЖЕНИЕ реверсивного счетчика 2k. Одновременно импульсы установки в нул схемой первоначального включени  схемы 26 разрешени  переключени  принудительно в этом случае запускаетс  схема 27 циклического.переключени , а затем после предустановки , в нуль импульсом sit2.С устанавливаетс  (момент времени tg на фиг.7) триггер ЦИКЛ 67 в единицу (например , дл  всех дискретных элементов типа ТТЛ в базисе И-НЕ серии KlSS-.y, что обеспечивает прохождение счетных импульсов (например, f 0,25.Гц) с выхода генератора 69 счетных импульсов через схему 68 совпадени  на входы счетчика ЦИКЛ 70. В момент време ни tp дешифровалось с помощью дешифратора ЦИКЛ 71 одно состо ние сч чика ЦИКЛ, а именно наличие двух единиц на инверсных входах его ст ших разр дов, что соответствовало ч рез схему ИЛИ «З установке триггера , управл ющего работой схемы 52 и пульсно-фазового управлени  тиристорами 15-16 ключа фазы 1 сети. Гру па 7 однофазных нагрузок в этот момент tg подключаетс  к фазе 2 сети Ток в нулевом проводеDo (t) определенным образом изменитс  (вследст вие перераспределени  фазных токов) и вот это значение тока Uo-f необходимо зафиксировать и на определенное врем  запомнить (до следующего режима Цикл) в соответствующем регистре 28 пам ти фазы 1 сети дл  дальнейшего его сравнени  с токами Зо(2) и Ло(3) при других подключенных нагрузках 7 к фазам 2 и 3 сети, т.е. дл  определени  минимального тока Зо(1п) при поочередном подключении нагрузок 7 к фазам 1-3 сет В момент времени t дешифруетс  второе состо ние пр мых и инверсных выходов счетчика ЦИКЛ, нуль соответствующего выхода дешифратора 71 устанавливает триггер ЗАПИСЬ 72 в единицу, в этот момент устанавливаетс  в единицу- триггер СЧЕТ, в схеме 2 управлени  реверсивным счетчиком и, тем самым, обеспечиваетс  прохождение импульсов с частотой f счета с выхода генератора б9 через делитель частоты (fp 1 Гц, например ).на счетные входы триггеров . всех разр дов реверсивного счетчика , 2k, который начинает с этого вре . мени работать в режиме Сложение до тех пор, пока на его выходах не установитс  число, записанное в п-разр дном двоичном коде с погрешностью 10 равное аналоговой величине тока По(1) в нулевом проводе сети. В этот момент времени (t-), соответствующий равенству кода, записанного в реверсивном счетчиКе 2, и аналоговой величины выходного напр жени  преобразовател  25 код-напр жение, дешифратор СЧЕТ б5 устанавливает триггер СЧЕТ в схеме управлени  реверсивным счетчиком в , так как имеет место равенство напр жений на информационном входе и входе обратной св зи дифференциального усилител  55 трехпозиционного релейного элемента 23 и уровень напр жени  на выходе 59 близок к нулевому значению и находитс  в узкой зоне нечувствительности , что и соответствует сигналу СТОП дл  прекращени  поступлени  счетных импульсов на реверсивный счетчик ,счет счетчиком 2 прекращаетс , в нем записан код По(О, Начина  с-момента времени t происходит разрешение на запись информации в двоичном коде, из реверсивного счетчика 2А в соответствующий регистр 2б пам ти фазы 1 сети, так как триггер ЗАПИСЬ 72 находитс  в единичном состо нии и через схему 70 совпадени  ключи записи регистра 28 пропускают записанное в счетчике число в парафазном коде на триггеры разр дов регистра 28. Следовательно, синхронно с изменением выходного кода реверсивного счетчика 2 также измен етс  код числа, записываемого в регистр. Такое синхронное изменение кода числа происходит до момента t, т.е. до момента равенства кода всчетчике 2k и соответственно напр жени  с выхода преобразовател  коднапр жение величине, пропорциональ .oй току Зо(1) и свидетельствует о том, что в регистре 29 записана величина тока Do(О в двоичном п-разр дном коде. В момент времени t измен етс  состо ние счетчика ЦИКЛ, что приводит к по влению единицы на соответствующем выходе дешифратора ЦИКЛ 71, входе схемы ИЛИ kk и срабатыванию три1- гера 50 (в единичное состо ние;. Причем ранее установленный в единицу триггер +9 опрокидываетс  в нуль с помощью дополнительных логических элементов и дешифратора 56, схема задержки 58 вырабатывает импульс, блокирующий подачу импульсов управлени  на тиристоры 15-16 с тем, что27 бы при подаче через врем С,, на тиристоры 3 импульсов управлени , отсутствовало управление . Кроме того, схема 58,обеспечивает дополнительное условие невозможности включени  по сигналам блока управлени  двух и более тиристорных ключей одновременно (хот  это в целом уже не столь существенно ввиду выполнени  в предлагаемом устройстве силовой схемы повышенной наДежности ). Таким образом, через врем  t:, включаютс  тиристоры клю ча фазы 2 в соответствии с пор дком протекани  процесов, в силовой схеме рассмотренных ранее(фиг.6). Нагрузка 7 подключаетс  к фазе 2 сети и определенным образом измен етс  ток Do, (t) - в сторону увеличени  или снижени  (последнее не столь важно, так как устройство отработа ет это отрицательное рассогласование и определит требуемую фазу сети в дальнейшем - после очередного режима Цикл 8 этом случае происход т процессы , аналогичные только что рассмотренным , т.е. в момент времени ta,(KaK и в. момент t.) устанавливаетс  триг гер ЗАПИСЬ 72 в единицу (триггер ЦИКЛ в единичном состо нии по-преж нему) и начинаетс  прохождение импульсов с частотой fp на счетные входы реверсивного счетчика 24. Компараторы 60-63 уровн  обеспечивают в этом случае требуемое состо ние выходов дешифратора СЧЕТ б5, триггера РЕВЕРС и соответственно триггера СЧЕТ в схеме управлени  реверсивным счетчиком-2 4. Так, например , при увеличении тока (t) (при подключеннии нагрузки 7 к фазе 2 сети ) относительно величины писанной в счетчик , триггер РЕВЕРС будет по-прежнему в единице, что соответствует режиму сложение Если же ток tip (t) в этом случае имеет меньшую величину, чем ток Зо(); ранее записанный при подключении нагрузки 7 к фазе 1 сети, то вследствие отрицательной разности и роответственно выходного напр жени  на выходе усилител  59 дешифратор СЧЕТ б5 изменит комбинацию своих выходных сигналов и триггер РЕВЕРС переключитс  в нулевое состо ние ( на правление Вычитание). Следовательно таким образом, будет обеспечено изменение записанного в счетчик 2Ц 3 числа в сторону увеличени  или уменьшени  (в момент подачи соответствующего сигнала на разрешение счета). Реверсивный счетчик 24 начинает режим Счет в соответствующем Направлении, его выходна ; информаци  поступает через соответствующие схему Jk совпадени  и ключи записи в регистр 20 пам ти .(остальные ключи других регистров записи заперты ) . В момент времени t запираютс  и ключи записи регистра 29, что обеспечивает сохранение записанной в нем информации о величине тока :io(2) . В момент времени t,, измен етс  выходной код счетчика ЦИКЛ и соответственно сочетание комбинации (нулей и единиц) выходных сиг.налов дешифратора 1|ИКЛ 71 , поступает сигнал на опрокидывание в нуль Триггера 50 и установку триггера 51 в единичное состо ние, что приводит к сн тию управл ющих импульсов с тиристоров 13-14 и подаче со схемы 54 управл ющих импульсов на тирис торы П-12 ключа фазы 3 сети. Группа 7 однофазных потребителей через врем  1р2,дПереключаетс  с фазы 2 на фазу 3 сети и происход т полностью аналогичные процессы, с той лишь разницей, что в регистр 30 пам ти заноситс  число, соответствующее току ;io (3) . Таким образом, к моменту времени t, во всех трех регистрах 28-30 записаны числа, соответствующие току :io (1 ), 3 о(2) и (3) при, поочередном подключении нагрузки 7 к фазам 1-3 сети. В этот момент времени дешифруетс  состо ние всех разр дов счетчика ЦИКЛ, с дешифратора ЦИКЛ 71 поступает сигнал на установку триггера ЦИКЛ в нулевое состо  ние, триггер ЗАПИСЬ устанавливаетс  также в нуль и блокируетс  по R-входу с пр мого выхода триггера ииКЛ б7, инверсный выход которого (теперь уже на нем единица) управлйет разрешением считывани  записанной информации всех регистров одновременно. На входы логических элементов искателей младших 7.6-78 и старших 79-81 единиц, компараторов младших 82 и старших 83 разр дов и схему 84 сравнени  кодов с выходов регистров 28-30 поступает записанна  информаци  о токах Зо(1 ) о(2) иЗо(З). Происходит быстродействующее определение наименьшего,из этих двоичных чисел Зр(miп). В момент вре мени t триггер ЦИКЛ воздействует также на дешифратор МИНИМУМ 85 и схему управлени  реверсивным счетчи ком 2 таким образом, что через несколько микросекунд отпирает выходные ключи дешифратора 85, а триггер СЧЕТ в счетчике 2k устанавливаетс  на врем  Д1 1 t единич нее состо ние импульсом QL 3(min). На счетные входы счетчика поступают импульсы с ге-нератора б9 и реверсивный счетчик осуществл ет счет в направлении, соответствующем умен шению кода, записанного при подключ нии нагрузки 7 к фазе 3, либо счет .счетчика 2 отсутствует, если Do(min) соответствует подключению нагрузки 7 к фазе 3 сети, т.е. при Оо(3) Do(nin). Таким образом, корг ректирующа  нагрузка 7 в соответствии с сигналами дешифратора МИНИМУМ 85 подключаетс  к требуемой фазе сети, дл  которой Do(m) и в ревер сивном счетчике 2k записана величина DO (т in), котора  преобразуетс , в напр жение посто нного тока с помощью преобразовател  25 и поступает на вход обратной св зи усилител  59 в трехпозиционном релейном элементе 23. Реверсивный счетчик 2k блокируетс  по счетному входу до следующего режима Цикл. На этом.режим Цикл полностью завершаетс . Устройство переходит в статичный . рабочий, режим, который длитс  некоторое врем  (от минут в вечерний максимум нагрузки до часов во врем  провала нагрузки в ночное врем ) до тех. пор, пока 3o(t) не выйдет за пределы широкой зоны нечувствительности элемента 23. Если этой Произойдет , то начинает заполн тьс  счетчик выдержки времени в схеме 26 разрешени  переключени . Автоматический сброс времени выдержки (ус тановка триггеров счетчика в нуль происходит при возвращении (t) в зону I ei I , т.е. при t ВЫД врем  нахождени  Uo(t) за пределами широкой зоны 1 I больше времени выдержки, то счетчик выдержки заполнитс  в соответствии с требуемым временем i и схема 26 выдает сигнал и 26, который устанавливаеттриггер ЦИКЛ 67 в единичное состо ние . Начинаетс  очередной режим Цикл и происход т процессы, описанные выше. Рассмотрим работу узла 33 коррекции по напр жению. Синусоидальные напр жени , фаз сети снимаютс  датчиками напр жений сети и преобразуютс  в соответствующем им напр жени  посто нного тока с помощью прецизионных преобразователей напр жений сети. Если напр жение фазы сети превышает номинальное значение В, то в зависимости от величины отклонени  + ( напр жени  сети между входами соответствующего дифференциального усилител  по вл етс  положительна  разность напр жений, котора  усиливаетс , и на его выходе будет положительное напр жение , пропорциональное cTU. Выходное напр жение каждого из усилителей  вл етс  управл ющим напр жением j поступающим на один из входов компаратора напр жений каждой из схем импульсно-фазового управлени , реализующих известный прин цип вертикального управлени  тиристорами дл  регулировани  углом cif, момента включени  тиристоров (в диапазоне от нул  до 30 эл.град. Схема 57 синхронизации с сетью выдает последовательность пр моугольных импульсов с частотой повторени  f 0 Гц и скважностью , передний и задний фронты которых синхронизованы с моментом перехода фазного напр жени  через нулевое значение. Эти импульсы поступают также на соответствующие схемы импульсно-фазового управлени  дл  запуска генераторов пилообразного напр жени , необходимых дл  регулировани  по вертикальному принципу. При попадании одного или двух фазных напр жений, например, в результате КЗ сети, дешифратор 55 напр жений сети осуществл ет запрет на нормальное функционирование устройства , т.е. определ ет работы системы 32 в аварийном режиме. В этом случае дешифратор 55 осуществл ет принудительное подключение Hai- рузки 7 к одной из фаз, оставшихс  под напр жением по приоритетному правилу . . ( )N(U2.)V US,% T))Y NU(1 6(i) V(), что свидетельствует о невозможности подключени  группы 7 однофазных потребителей к фазе сети с отсутств ющим напр жениен. После восстановлен нормального сети дешифратор осуществл ет перевод работы устройства из аварийного в нормальный режим путем сн ти  блокировочных сигналов с установочных R- и S-входов соответствующих триггеров (те самым снимаетс  запрет на управлени триггерами по информационным 3-й К-входам), Таким образом, введение дополнительных узлов в блок автоматики и 3А32 силовую схему в предлагаемом устройстве дл  автоматического переключени  однофазных нагрузок в низковольтных распределительных сет х приводит к уменьшению дополнительных потерь мощности и напр жени  от несимметрии в сети за счет ограничени  токов нулевой последовательности ; увеличению пропускной способности линий и трансформаторов; уменьшению ущерба от некачественной электроэнергии у потребителей на 30-35%; снижению эксплуатационных затрат при выравнивании нагрузок персоналом предпри тий электрических сетей.

Ul

ijL im y

il

Pus. 6 . Лiгs Hurra I вкл,7на р г |-н Hff., 7-маФ7Г ji/Mlb - /Vril

Ir/

drVri

U 1/«  /jl Bx.Tifocfij T

Claims (5)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ НАГРУЗОК В НИЗКОВОЛЬТНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ с трехфазными и однофазными потребителями, содержащее блок выявления несимметрии и сравнения, блок управления, связанный с блоком коммутации группы однофазных потребителей, отлича.ющее- с я тем,’ что, с целью повышения эффективности симметрирования режима •И КПД, блок выявления несимметрии и сравнения состоит из трансформатора тока, преобразователя тока, трехпозиционногр релейного элемента, реверсивного счетчика со схемой управления, преобразователя коднапряжение, схемы разрешения переключения, схемы циклического переключения, трех регистров памяти и схемы выделения минимума, причем первичная обмотка трансформатора тока включена в нулевой провод сети, а вторичная - на вход преобразователя тока, выход которого подключен к первому из входов трехпозиционного релейного элемента, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-напряжение, а первый и второй вы ходы - с первыми и вторыми входами соответственно реверсивного счетчика со схемой.управления и схемы разрешения переключения, один из выходов последней подключен к третьему входу трехпозиционного релейного элемента, а другой - к входу схемы циклического переключения, первый выход которой служит для подключения к од ному из входов всех регистров памяти, выход каждого из последних соединен с соответствующим входом схемы выделения минимума, а другой вход упомянутых регистров подключен к входу преобразователя код-напряжение и выходу реверсивного счетчика со схемой управления, третий и четвертый входы которого соединены с соответствующими выходами трехпозиционного релей.ного элемента, а пятый - с вторым выходом схемы циклического переключения, третий выход которой подключен к четвертому входу схемы выделения минимума, а четвертый - к одному из входов блока управления.

2. Устройство по π.1, о т л и чающее с я тем, что, с целью повышения надежности и энергетических показателей, блок коммутации дополнительно снабжен дросселем с выведенной средней точкой оБмотки и тремя конденсаторами, причем тиристоры блока коммутации объединены по катодам и анодам в две вентильные группы ( катодную и анодную) по три тиристора в каждой, каждая фаза сети соединена с анодом и катодом тиристоров катодной и анодной групп соответственно и выводом одного из конденсаторов,

1 02623.Д общая точка соединения которых служит для подключения к зажиму однофазной нагрузки (группы однофазных потребителей) и средней точке обмотки дросселя, крайние выводы которой соединены с точками объединения катодов и анодов тиристоров упомянутых вентильных групп.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в блок управления дополнительно введен узел коррекции по напряжению, состоящий из трех датчиков напряжения сети, преобразователей напряжения сети и дифференциальных усилителей, дешифратора напряжений сети и схемы синхронизации с сетью, а система управления дополнительно снабжена тремя схемами ИЛИ, И, триггерами ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ и схемами' импульсно-фазового управления, дешифратором ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ и схемой задержки, причем выход каждого датчика напряжения сети соединен с одним из входов схемы синхронизации, с сетью и входом одного из преобразовав телей напряжения сети, выход каждого из которых подключен к первому входу одного из дифференциальных усилителей, вторые входы которых соединены с одним из выходов источника питания устройства, и одному из трех входов дешифратора напряжений сети, выходы последнего подключены к установочным входам каждого из триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, одни из входов которых соединены с входом схемы задержки и выходом дешифратора ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, другие - с одним из трех входов последнего и выходом одной из схем ИЛИ, входы которых служат для подключения к выходам схемы выделения минимума и схемы циклического переключения соответственно, а выход каждого из упомянутых триггеров ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ соединен с одним входом каждой из схем И, другой вход которых соединен с выходом схемы задержки, а выход - с первым из входов одной из схем импульсно-фазового управления, выходы которых служат для подключения к тиристорам блока коммутации, а второй и третий вход к выходу одного из дифференциальных усилителей и соответственно к одному из выходов схемы синхронизации с сетью.

Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что трехпози ционный релейный элемент состоит из дифференциального усилителя, четырех компараторов уровня, регулятора порогов, дешифратора СЧЕТ и триггера РЕВЕРС, причем информационный вход обратной связи дифференциального усилителя связан с выходами преобразователя тока и преобразователя код-напряжение соответственно, а выход - с одним из входов каждого компаратора уровня, другие входы которых попарно подключены к двум выходам регулятора порогов, вход которого служит для подключения к выходу схемы разрешения переключения, выход каждого из упомянутых компараторов соединен с каждым из входов дешифратора СЧЕТ, причем первый и второй выходы последнего соединены с шинами СЧЕТ и соответственно СТОП реверсивного счетчика со схемой управления и схемы разрешения переключения,шины СЛОЖЕНИЕ и соответственно ВЫЧИТАНИЕ трехпозиционного релейного элемента подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера РЕВЕРС, установочные входы последнего соединены с третьим и четвертым выходами упомянутого дешифратора СЧЕТ.

5. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что.схема циклического переключения состоит из триггера ЦИКЛ, схемы И, .генератора счетных импульсов, счетчика ЦИКЛ, дешифратора ЦИКЛ, триггера ЗАПИСЬ и трех схем совпадения, причем один из входов τρπι гера ЦИКЛ соединен с выходом схемы разрешения переключения, а прямой выход с одним из входов схемы И, установочным входом всех триггеров счетчика ЦИКЛ и триггера ЗАПИСЬ, входами реверсивного счетчика со схемой управления и схемы выделения минимума, причем другой вход схемы И подключен к'пер- * вому выходу генератора счетных импульсов, второй выход которого соединен реверсивным сче^иком со схемой управления, а выход схемы И- к счетным входам счетчика ЦИКЛ, выходы последнего служат для подключения к входам дешифратора ЦИКЛ, первые три выхода которого соединены соответственно с блоком управления, а именно с входами элементов ИЛИ и первым входом каждой из схем совпадения, выходы > которых связаны с ключами записи всех регистров памяти, ключи считывания которых подключены к инверс- ному выходу триггера ЦИКЛ, вторые входы схем совпадения подключены к прямому выходу триггера ЗАПИСЬ, инверсный выход последнего соединен с реверсивным счетчиком со схемой управления, а второй и третий входы триггера ЗАПИСЬ подключены соответственно к четвертому и пятому выхо,дам дешифратора ЦИКЛ, шестой выход которого служит для подключения к другому входу упомянутого триггера ЦИКЛ. ’

6. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е с я тем, что схема выделения минимума состоит из трех искателей младшей единицы, трех искателей старшей единицы, компаратора младшего разряда, компаратора стар1026234 шего разряда, схемы сравнения кодов и дешифратора МИНИМУМ, причем выходы каждого из трех регистров памяти подключены к входам искателей младшей и соответственно старшей единицы и схемы сравнения кодов, остальные входы последней соединены с выходами компараторов младшего и старшего разрядов соответственно, входы которых подключены к выходам одноименных искателей единиц, а выходы упомянутой схемы сравнения кодов соединены с входами дешифратора МИНИМУМ, причем один из входов последнего служит для подключения к выходу схемы циклического переключения, а каждый из трех выходов - для подключения к блоку управления.